El origen de la corteza terrestre. La Tierra que conocemos tiene un aspecto muy distinto del que tenía poco después de su nacimiento, hace unos 4.470 millones de años. Entonces era un amasijo de rocas conglomeradas cuyo interior se calentó y fundió todo el planeta.
Con el tiempo la corteza se secó y se volvió sólida. En las partes más bajas se acumuló el agua mientras que, por encima de la corteza terrestre, se formaba una capa de gases, la atmósfera.
Agua, tierra y aire empezaron a interactuar de forma bastante violenta ya que, mientras tanto, la lava manaba en abundancia por múltiples grietas de la corteza, que se enriquecía y transformaba gracias a toda esta actividad.
En todo sistema cerrado la tendencia natural de la materia es el desorden.
El origen de la corteza terrestre
Esto es algo que observamos continuamente, si dejamos una manzana sobre la mesa de la cocina en una cabaña en el campo, al cabo de algunas semanas no quedará rastro de ella. Al cabo de algunas décadas la mesa estará destrozada y sus restos serán alimento de bacterias e insectos. Al cabo de algunos siglos, apenas quedarán rastros de la cabaña, que habrá sido invadida por la naturaleza en cualquiera de sus formas. Al cabo de algunos miles de años, incluso las partes metálicas de la cabaña, los clavos, etc. estarán cubiertos de herrumbre que las lluvias disolverán hasta que no quede ni rastro de que alguna vez allí hubiera habido algo distinto a una selva, bosque, pradera o desierto.
A escala molecular ocurre lo mismo: donde hay moléculas complejas tarde o temprano estas moléculas se desorganizan, se parten en componentes más pequeños, donde había vida, ésta muere, donde había organización ésta desaparece.
Esto es lo que ocurre en los sistemas cerrados. Afortunadamente la Tierra no es un sistema cerrado.
Debido a que no es un sistema cerrado la superficie terrestre ha sido bombardeada durante millones de años por millones de meteoritos que han aumentado su tamaño al mismo tiempo que su caída producía suficiente calor como para que grandes zonas del planeta se fundiesen.
Este calor ha ocasionado que los elementos constitutivos del planeta se combinasen entre sí para formar los compuestos y aleaciones, sulfuros y silicatos que conforman las capas internas de nuestro planeta.
El origen de la corteza terrestre
Y al mismo tiempo los elementos radioactivos que se incorporaron a su masa han contribuido a calentar aún más el interior del planeta, hasta el punto de que la mayor parte, desde el núcleo hasta unos cincuenta kilómetros de distancia bajo nuestros pies, se encuentra fundido en forma de lava.
De una estructura caótica que había al principio, los compuestos que tenían un punto de fusión similar se separaron del resto de la masa terrestre para formar vetas de minerales más o menos homogéneos. Sometida a sucesivos procesos de fusión y enfriamiento, presión y compresión, acreción y convección, cada uno de estos procesos empujaba determinados elementos en ciertas direcciones hasta conseguir que de aquel caos inicial surgiera una cierta estructura.
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La estructura que todos estos procesos nos han dejado es la de un planeta dividido en capas.:
- En la capa más interior hay un núcleo con los elementos más pesados, siendo los más abundantes el hierro y el níquel.
- A continuación, un manto de silicatos a temperatura de fusión.
- Por encima de este manto la atmósfera primigenia.
Era reductora, es decir carecía de oxígeno libre, y solo contaba con amoníaco, metano e hidrógeno. Los rayos UV pasaban, pues no existía el ozono. Para comprender cómo comenzaron los procesos atmosféricos en la Tierra además de saber cómo se formó el planeta debemos de saber cómo era la atmósfera primigenia y cómo se comportaba el vapor de agua en ella. Los datos sobre sedimentos y rocas muy antiguas sugieren que la Tierra tenía una atmósfera diferente a la que actualmente presenta, que es rica en nitrógeno y oxígeno. Hay un consenso que la atmósfera primigenia no contenía oxígeno libre. Sin embargo, ha habido mucha controversia sobre la naturaleza de sus componentes. Dentro de los estudios sobre evolución química, el conocimiento sobre la naturaleza de la atmósfera primitiva es uno de los aspectos más importantes, ya que esa atmósfera proporcionó la materia prima para llevar a cabo la síntesis de compuestos más complejos. En la actualidad se piensa que gases tales como nitrógeno, vapor de agua y dióxido de carbono eran los principales componentes de la atmósfera primitiva y le dan un carácter neutro, y un color rojo al cielo.
El origen de la corteza terrestre
En una primera aproximación podemos decir que la atmósfera terrestre comenzó a formarse hace unos 4.600 millones de años con el nacimiento de la Tierra. La mayor parte de la atmósfera primitiva se perdería en el espacio, pero nuevos gases y vapor de agua se fueron liberando de las rocas que forman nuestro planeta. El vapor de agua procedía de la evaporación del agua terrestre. La primera hipótesis es que la atmósfera de las primeras épocas de la historia de la Tierra estaría formada por vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno, junto a muy pequeñas cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) pero con ausencia de oxígeno. Era una atmósfera ligeramente reductora ya que la tendencia sería a que el oxígeno se fijase en diferentes compuestos. Sería, pues, una atmósfera con, tan sólo, trazas de oxígeno.
¿Es necesaria una atmósfera sin oxígeno para que aparezca la vida? Parece ser que sí. Hay dos factores que impiden el origen de la vida en la Tierra de hoy. Primero, si se formara una sustancia química compleja en la Tierra presente, es probable que fuera comida por algún animal o planta microscópica. El segundo peligro para la evolución química hoy en día es el oxígeno de la atmósfera. Así como un pedazo de hierro se enmohece (oxida) si se deja sin protección en nuestra atmósfera, también las complejas sustancias químicas biológicas necesarias para el origen de la vida se oxidarán si se dejan solas. La oxidación de estas sustancias químicas las descompone y las inutiliza para la evolución posterior de la vida.
El origen de la corteza terrestre
Cualquier teoría seria sobre la formación de la atmósfera implica conocer las condiciones que deben haber llevado a la acumulación de una atmósfera de gas alrededor de cualquier cuerpo celeste con suficiente masa para sostenerla. Para William Rubey, en su clásico artículo «Desarrollo de la hidrosfera y la atmósfera», hay varias razones para su hipótesis acerca de la composición de la primera atmósfera. «Las razones que han llevado a estos escritores a considerar el metano o el amoníaco, o ambos, como constituyentes principales de la atmósfera primitiva, son, posiblemente, varias, pero entre ellas puede estar una o más de las siguientes: Primero, sabemos que el hidrógeno y el helio exceden grandemente en abundancia a todos los demás elementos químicos. Si el hidrógeno fue en alguna época muy abundante en la atmósfera de la Tierra, entonces el metano y el amoníaco, y no el dióxido de carbono ni el nitrógeno, debieron haber sido los gases predominantes. Una segunda consideración es el hecho de que el metano y el amoníaco son los gases más abundantes en las atmósferas de los otros planetas principales. Tercero, la hipótesis de Oparin (1938) y Horowitz (1945) es muy atractiva para los científicos de muchos campos especializados. El postulado es que antes que el ozono se convirtiera en constituyente importante de la atmósfera de la Tierra, se sintetizaron compuestos orgánicos complejos por medio de los procesos fotoquímicos; que así se originaron las formas más primitivas de vida; y que estas primeras moléculas, que se duplicaban solas, evolucionaron hacia organismos más especializados al consumir la provisión de compuestos orgánicos formados anteriormente. Finalmente, Miller (1953) ha logrado sintetizar dos aminoácidos al pasar una descarga eléctrica (cuyos efectos se compararían a los del rayo) a través de una mezcla de vapor y agua, metano, amoníaco e hidrógeno.
Así pues, la evolución de la atmósfera puede dividirse en varias etapas: En las primeras fases de su existencia, su naturaleza fue determinada por los procesos fundamentales implicados en la formación y evolución primitivas del planeta. En la base de todos estos procesos está la posición de la Tierra dentro del sistema solar, la distancia de la Tierra al Sol y su temperatura de equilibrio. El calor derivado de los procesos que formaron la Tierra sólida causó el escape de gases de esos elementos que están en la superficie de la Tierra, o cerca de ella, que más fácilmente se evaporaban.
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Sin embargo, hay otros autores que opinan que la atmósfera primigenia contenía nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de agua, hidrógeno y gases inertes, componiendo la nube original de polvo cósmico y gas. El vigoroso viento solar puede haberse llevado la mayor parte de esta atmósfera primitiva durante los primeros 1.000 millones de años de vida de la Tierra. A medida que la Tierra se solidificaba, la pérdida de gases de la parte interna más caliente dio lugar al comienzo de la formación de la atmósfera de los días presentes, dominada por el nitrógeno, el oxígeno, el argón y el dióxido de carbono.
Conforme iban quedando cada vez menos fragmentos sólidos en la nebulosa solar, disminuyó el bombardeo de meteoritos, de ahí que la capa externa del manto en contacto con la atmósfera comenzara a enfriarse y en ella, algunos compuestos con una temperatura de fusión elevada y baja densidad formasen los primeros cratones, trozos de roca sólida flotando sobre un mar de magma que cubría el resto del planeta.
Dichos cratones fueron aumentando de tamaño y en su deriva colisionaban con otros cratones fusionándose o rebotando en ellos, arrastrados siempre por las corrientes de magma sobre las que flotaban.
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Así se formaron los primeros continentes.
Son zonas de la corteza continental muy antiguas y erosionadas y se diferencian los arcaicos (más antiguos) de rocas ígneas y metamórficas, los post-arcaicos que conservan una cobertera plegada de rocas sedimentarias más o menos metamorfizadas. Las primeras son de topografía plana, penillanuras, los segundos relieve apalachense. Un cratón o cratógeno (del griego Kraton, con el significado de cuenco muy plano) es una masa continental llegada a tal estado de rigidez en un lejano pasado geológico que, desde entonces, no ha sufrido fragmentaciones o deformaciones, al no haber sido afectadas por los movimientos orogénicos. Por tal motivo los cratones tienden a ser llanos, o presentan relieves bajos con formas redondeadas y de rocas frecuentemente arcaicas. A los cratones submarinos se les llama nesocratones. El término cratón es usado para distinguir la porción interna estable de la corteza continental respecto de aquellas regiones orogénicas (márgenes continentales, cuencas sedimentarias y orógenos), las cuales son cinturones lineales de acumulación y/o erosión de sedimentos sujetos a la subsidencia (cuencas) y/o al levantamiento (cadenas de montañas). Los extensos cratones centrales de los continentes pueden consistir tanto de escudos y plataformas, como de la base cristalina. Un escudo es la parte de un cratón en el cual las rocas precámbricas surgieron extensivamente en la superficie. En contraste, la plataforma de la base está cubierta por sedimentos horizontales y subhorizontales. Un escudo es una región continental constituida por rocas formadas en el precámbrico, que no han sido recubiertas por el mar. Los escudos están formados por las rocas más antiguas de la corteza terrestre, granitizadas y metamorfizadas. Desde sus orígenes han permanecido estables y conservando su rigidez. El hecho de que nunca hayan podido ser sumergidos en las transgresiones marinas se debe a que han sufrido movimientos tectónicos verticales. No experimentaron plegamientos, ya que resistieron a todos los empujes horizontales. Un escudo es generalmente una gran área de rocas ígneas y metamórficas expuestas que son tectónicamente estables y poca actividad orogénica. En todos los casos, la edad de estas rocas es de más de 570 millones de años, incluso algunas se han datado de hace 2 a 3,5 miles de millones de años. A causa de su estabilidad, la erosión ha aplanado la topografía de la mayoría de los escudos continentales; sin embargo, comúnmente poseen una superficie bastante convexa y pueden estar rodeadas de una región recubierta de sedimentos denominada plataforma. Juntos, la zona expuesta, la plataforma recubierta y el basamento cristalino son las partes estables de la corteza continental que componen el escudo o cratón. Los escudos son normalmente los núcleos de los continentes y la mayoría está bordeado por cinturones de rocas cámbricas plegadas. Estos cinturones se han soldado a los bordes de los escudos preexistentes, incrementando así el tamaño de los protocontinentes que constituyen. Los márgenes de los escudos han sido sometidos a las fuerzas geotectónicas que, a su vez, los han destruido y reconstruido, junto a los cratones en que se integran. Un cratón es una unidad estructural mayor de la corteza de la Tierra, constituida de una gran masa estable de rocas, generalmente ígneas y/o metamórficas. algunas veces con una pequeña cobertura de sedimentos. Un cratón típico es el Escudo Canadiense (Precámbrico). Los bloques a los que se les ha llamado cratones «oceánicos» o «submarinos» no concuerdan probablemente con esta definición. «Cratón» es prácticamente sinónimo de escudo. Cratón, la porción estable del interior de un continente, característicamente compuesta por antiguas rocas del basamento cristalino. El término cratón se usa para distinguir tales regiones de las fosas geosinclinales móviles, los cuales son cinturones lineales de acumulaciones de sedimentos sujetos a subsidencia. Los extensos cratones centrales de los continentes pueden consistir de ambos: escudos y plataformas. Un escudo es una parte de un cratón en el cual (usualmente) rocas del basamento Precámbrico afloran extensivamente en la superficie.
El origen de la corteza terrestre
En contraste, en una plataforma el basamento es sobrepuesto horizontal o subhorizontalmente por sedimentos.
Con el tiempo, al enfriarse aún más el planeta, la corteza llegó a solidificarse por completo, pero aunque los continentes llegaron a tener un espesor de más de veinte kilómetros, el resto de la corteza, enfriada mucho más tarde, apenas tenía cuatro o cinco Km de espesor.
Con una masa muy superior, y sobresaliendo, tanto por encima de la superficie hacia la atmósfera, como hacia el interior del planeta a través del manto, las corrientes del magma empujaban a dichos continentes haciéndoles derivar. En los lugares donde los continentes chocaban con la corteza más fina, esta tendía a romperse, arrugarse y acabar hundiéndose bajo la masa continental mientras que en los lugares donde dos continentes se estaban separando se producía una grieta por la que surgía más material fundido del manto, solidificándose y volviéndose a crear una fina corteza de unos pocos km de espesor.
Flotando sobre el magma, los continentes acabaron uniéndose todos formando un supercontinente que abarcaba todas las tierras emergidas, pero esa disposición era inestable.
Dentro del manto se producen corrientes ascendentes y descendientes de materia y debido a la rotación de la Tierra estas corrientes son muy afectadas por la fuerza de Coriolis.
Así, tal como las corrientes oceánicas y atmosféricas tienden a girar en sentido horario en el hemisferio norte y antihorario en el sur, también las corrientes magmáticas formaban remolinos gigantescos, no solo en sentido horizontal, sino también hacia dentro y hacia afuera del planeta creando puntos de subducción, donde el magma tendía a hundirse y de abducción donde el magma ascendía hacia la superficie.
Las zonas de abducción generaban «puntos calientes», zonas donde se producía más calor y que luego tirarían de los continentes que tuvieran encima en direcciones opuestas. Si este punto caliente se producía en el centro de un supercontinente, este podía resquebrajarse y, dividido en varios nuevos continentes iniciar una nueva deriva continental que podría durar varios cientos de millones de años antes de volverse a unir en un nuevo supercontinente.
Este proceso se ha repetido al menos en cuatro ocasiones desde que se formaron los primeros cratones, y el último supercontinente conocido, al que se ha llamado Pangea (Toda la tierra), comenzó a dividirse hace unos 200 MM de años y pasarán aún otros 200 antes de que todos los continentes vuelvan a unirse en un nuevo supercontinente para volver a iniciar su ciclo.
Y así continuará indefinidamente hasta que por fin la Tierra se enfríe lo suficiente para que la deriva continental acabe por detenerse.
Todo este continuo movimiento provoca gigantescas presiones en el interior de la corteza terrestre y a veces se producen erupciones volcánicas que sacan al exterior materias que quizás llevaban millones de años enterradas.
De esta forma tan caótica se formaron los principales yacimientos mineros, los nódulos de diamantes, las vetas de uranio, las menas de plata y mercurio. Los gases de la atmósfera primigenia reaccionaban con todos estos elementos para formar numerosos compuestos que se depositaban en la superficie para posteriormente formar parte de una corteza terrestre cada vez más compleja.
